MOOG伺服阀培训资料

MOOG 伺服阀技术培训资料 - 1 - MOOGMOOGMOOGMOOG电液控制阀电液控制阀电液控制阀电液控制阀…………………… 技术技术技术技术培训资料培训资料培训资料培训资料 北京欧洛普过滤技术开发公司北京欧洛普过滤技术开发公司北京欧洛普过滤技术开发公司北京欧洛普过滤技术开发公司 2010201020102010年年年年 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 2 - 电液阀的应用 Moog 公司创建于 1951 年，创建者 William C. Moog，电液伺服阀的发明人。 伺服阀的发明预示着精密控制的一个新纪元。这 同时促使 Moog 公司成长为世界上设计和制造电液控 制产品和系统的带头人。在过去的十年里，公司将其 控制技术扩展到伺服－比例阀、伺服电控和直动阀领 域。 Moog 的产品提供精确的位置、速度和力控制— —这些因素对于各类工业机械的正常操作都非常重 要。 例如： � Moog 伺服执行机构在连续铸造中精确控制 着钢板的厚度。 � Moog 射流伺服比例阀不仅控制着塑料注射 成型机械的速度和压力，还控制着塑料吹塑 成型机械的成型壁厚。 ���� Moog 直动阀控制着新“技术发展水平”造 纸机械的厚度。 应用 工业： 常规金属加工； 吹塑/注射成型； 地震仿真； 娱乐设施； 疲劳测试； 飞行仿真； 气体、液体和水电涡 轮； 机床； 制造系统； 材料测试； 造纸机械； 机器人技术； 橡胶加工； 锯和饰面磨床； 钢和铝的磨削设备； 汽车////海运： 活动悬架； 林业机械； 矿场机械； 铁路； 远程控制； 地震勘测； 船舶； 潜水艇； 减振设备； 工程支持 本手册中包括了 Moog 提供的典型产品信息。 我们的实际经验能帮你解决运动控制问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。你在特 定应用领域中尝试实现的正确和精确的位置、速度 或力的控制时，可以获得我们的工程人员的帮助。 很多时候，这样的结果就是设计出来的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 和产品 是专用的，只符合你的需求。Moog 在这方面的能 力在工业界是最先进的。所以，联系我们，让我们 知道如何帮助你……你会得到满意的答复。 鉴于我们的连续研究与开发政策，我们保留在不发 布声明而对手册进行的修改权利。 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 3 - 每一种应用都有对复杂结构的精确控制，这些复 杂结构多数情况下的载荷情况多变，从而影响到阀的 性能。Moog 的产品通过反馈原理克服了结构和载荷 变化带来的影响。Moog 的传感器测量输出信号—— 可以包括位置、速度、压力或加速度——并将它们送 到机器的控制器。这些信号与直接输出的信号做比较。 连续进行监测和修正就达到了系统性能的优化。 电液阀选型向导 当前，Moog 公司投放市场的电液阀系列很广。我们的生产线包括伺服 阀（机械和电反馈型）和伺服比例阀（直动式和两级射流型）。伺服阀通常 使用 ISO10372 安装模式，并且总是接近零遮盖或轴线相切（没有机械死区）。 伺服比例阀使用 ISO4401 安装模式，它可能有机械死区。 阀的正确选型包括理解所应用场合的性能需求。下图尝试用两个非常重要的 选型 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ——流量和动态响应——对最常用的 Moog系列阀进行分类。 选型 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 4 - MOOG 伺服阀技术培训资料 - 5 - 怎样选择伺服或比例阀 计算阀的需求流速和响应频率 a） 为了补偿未知的力，增大执行器面积，使它产生 比设计受力大 30％的力来提供压力。 s R P F A 3.1 = 其中： A＝ 执行器面积（平方英寸） FR＝以最大速度驱动载荷所需力（磅） Ps＝供油压力（磅/平方英寸） 参照 NFPA标准，缸体的内径和活塞尺寸选择与 上述计算最为接近。 b）根据最大载荷速度和上述计算所得执行器面积， 确定阀的负载流量和负载压降。 LL AXQ = 其中： QL＝负载流量（立方英寸/秒） XL＝最大负载速度（英寸/秒） A F P R L = 其中： PL＝负载压降（磅/平方英寸） c） 计算空载流量 LS S LNL PP P QQ − = 其中： QNL＝空载流量（立方英 寸/秒） d）确定阀在额定流量，工况分别是：伺服阀在 1000psi 压降下，比例阀在 150psi。增加 10％的余量。 其中： QR＝伺服阀的额定流量 （ gpm ）， 伺 服 阀 在 1000psi压降下，比例阀 在 150psi压降下。 e） 对于开环控制，阀在 3Hz 或更高频率时相位落后 为 90°时比较合适。 f） 对于使用电反馈的死循环控制系统，使用本手册 中“负载共振频率”下的方程计算负载的固有频 率。如果伺服阀的 90°相位点超过负载共振频率 的 3 倍或更大时就能获得最佳性能。 g）根据流速和频率响应的计算，参考第三页阀的选 型表来选择阀。任何伺服阀，只要有同样或更高 的通流能力和响应就是被容许选择。然而，最好 不要超过伺服阀的通流能力太多，因为这样会不 必要的降低系统的精度。 h）参考其各自的资料页以获得完整的阀的性能参数。 伺服或比例阀选型的关键参数 供油压力 伺服阀和伺服射流阀一般用于恒压系统且需 要连续的先导流量以维持压力平衡。供油压力需要 调定，这样通过阀的压降等于供油压力的三分之 一。通流能力应该包括维持压力平衡的连续的先导 流量。不管供油压力的大小，直动阀的性能恒定。 然而，它们都能在压力有波动的系统中工作良好。 Moog公司的标准系列阀的供油压力从 200到 3000psi。也可以买到从 50 到 5000psi 供油压力的 特殊阀。请参考单个阀的说明书。 液体种类 Moog 公司的阀对 100°F 下粘度为 60 到 450SUS 的液体大都可以工作。由于伺服阀的工作 范围从-40°F 到 275°F，需要注意，保证液体粘 度不要超过 6000SUS。另外，油液的清洁度是最重 要的，它必须维持在 ISO DIS4406 号 16/13 以下， 推荐值为 14/11。咨询 Moog 公司的过滤结构和阀 系列的样本来得到推荐值。 液体与阀材料的兼容性也必须要考虑。特定信 息请联系厂商。 力需求 在大多数应用中，可用的供油压力一部分必须 用于克服某些力。由于通过阀的液体流速以通过阀 的压力降的形式给出，为了确定供油压力的哪一部 分是通过阀产生压降的，总的力需求就必须明确。 合力就是由系统静态和动态配置产生的各个单个 力的算术和。 FR+FL+FA+FE+FS 其中： FR＝总的力需求（磅） FL＝载荷力（磅） FA＝由于加速度产生的力（磅） FE＝由于外部干扰产生的力（磅） FS＝由于密封产生的摩擦力（磅） 载荷力 根据载荷的方位和运动方向，载荷力 FL可以 是帮助或者阻碍组件运动的。在计算 FL以确定准 确的外部摩擦系数和使用分力的时候，就要考虑到 这个因素。 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 6 - 由于加速度产生的力 克服惯性所需要的力在系统速度很高时变得 很大，它对阀的尺寸选择很关键。 FA＝Ma Ta V a MAX= g WW M PL + = 其中： M＝质量（lb·sec2/in） a ＝加速度（in/sec2） WP＝活塞重量（lb） VMAX＝最大速度（in/sec） Ta＝加速时间（sec） WL＝负载重量 由于外部干扰产生的力 这些力可能是连续或间歇的力源产生的。 由于密封产生的摩擦力 多数阀用在有某种运动装置的场合中。这些运 动装置通常用橡胶密封来隔开不同的压力。在这些 密封和运动部分之间的摩擦力是阻碍性质的力。 FS＝0.1FMAX 其中： FMAX＝气流分离力（lb） 除非知道密封摩擦力确定的值，否则实际的规 范一般设置密封摩擦力为所需最大力的 10％。 动态响应 当输入电流与输出流量的相位达到 90°时（相位 滞后 90°的点），通过测量频率就很容易得到阀的动 态响应。频率响应会随着输入信号的振幅、供油压力 和流体温度的不同而不同。因此，必须在相同条件下 进行比较。推荐使用两波峰间的信号振幅为阀额定流 量的 80％。伺服和射流阀的响应在较高压力下会提升， 在温度变高或变低一般都会降低。直动阀的响应独立 于供油压力。 负载共振频率 开环控制包含着人工监测资料（例如，位置或速 度）和调整控制阀的输入以得到期望的输出。死循环 控制能提供快速、更精确的控制并需要性能更高的控 制阀。为达到性能优化，阀的 90°相位点需要超过负 载共振频率 3 倍或更多。负载共振取决于整体的刚度 （KA），它是液体刚度（KO）和结构刚度（KS）关系式， 由下式给出： SO SO A KK inlbKK K + = )/( 面积相等的缸筒的负载共振频率为： M K f O N π2 1 = 其中： f N ＝负载共振频率（Hz） KO＝液体刚度（lb/in） T O X A K σβ4 = 其中： β＝所用液体容积模量（psi） A＝双作用活塞工作面积（in2） XT＝活塞总冲程(in) V AX µ σ = 其中： σ＝执行器的容积效率 Xμ＝活塞的实际冲程(in) V＝在阀的控制口和活塞之间的液 体总体积（in3） 注意：典型的容积模量（β）≈2.0×105psi MOOG 伺服阀技术培训资料 - 7 - 电液阀的先导级和阀芯驱动技术 喷嘴挡板力矩马达说明 电控信号（流速设定点）到达力矩马达的线圈，线圈 产生电磁力作用于先导级的衔铁末端。这样就使得装在弹 簧管中的衔铁/挡板发生偏转。挡板的偏移减少了通过一个 喷嘴直通阀芯的一端的流量，使阀芯移动。（与阀操作有 关的阀芯动作详见第 17 页）。 阀芯的移动打开了供油压力口（P）和一个控制油口， 同时也连通了回油口（T）和另一个控制油口。阀芯的运 动在悬臂弹簧上作用了力，在衔铁/挡板部件上产生回复力 矩。 当回复力矩等于电磁力矩时，衔铁/挡板部件就回到 中间位置，阀芯就保持着平衡的状态，直到控制信号再一 次改变。 总之，阀芯位置与输入电流成正比，在通过阀的压降 恒定时，负载流量与阀芯位置成正比。 射流阀说明 射流阀的先导级主要包括力矩马达、射流管和接收 器。通过线圈的电流使得射流管相对中位产生位移。这个 位移，与射流管特定形状相结合，控制着集中的液流射向 接收器的一侧。 射流的液体就在阀芯的两端形成不同的压差。压差使 得阀芯产生位移，再反过来影响控制口的液流。先导级的 回油路是喷嘴到回油口周围的环形区域。 线性力马达说明 Moog 的直动阀使用我们的线性比例力马达。线性力 马达是一个有永久磁铁的微分马达。永久磁铁提供部分所 需的电磁力。从线性力马达的中位能产生双向的力和冲 程。力和冲程与电流成正比。 高刚度的弹簧和其产生的对中力，加上外力（例如， 液力，由于污染引起的摩擦力），必须在外伸的冲程中得 到克服。在缩回中位的冲程中，弹簧力附加到马达力中， 为阀芯提供了额外的驱动力，使得阀对污染的敏感度降 低。线性力马达在弹簧对中的位置所需的电流非常小。 各种伺服系统 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 8 - 位置伺服系统 负载定位伺服系统的组成包括：伺服、射流或直 动阀，执行器，位置反馈传感器，位置命令发生器和 伺服放大器。使用双作用活塞的典型线性位置伺服系 统见上图（角度位置伺服系统可以通过更换合适的旋 转型组件来得到）。 阀的两个输出控制口连接到负载缸。在伺服放大 器中，命令输入与位置传感器的当前位置输出作比 较。如果二者存在差别，它就被当作误差信号放大并 反馈给阀。这个信号使得阀芯的位置变化，调整执行 器的液流，直到位置输出与命令输入相一致。 速度伺服系统 速度伺服系统的组成包括：伺服、射流或直动阀， 液压马达，转速表，速度信号发生器和伺服放大器组 成，伺服放大器的求和和增益放大通过设定后可作为 积分放大器。典型的角度伺服系统见上图（线性速度 伺服系统可以通过更换合适的线性组件得到）。 阀的两个输出控制口与液压马达相连。在伺服放 大器中，输入控制信号与转速表当前的速度输出相比 较。如果二者存在差别，通过对时间积分后接着将其 作为误差信号返回给阀。这个信号调整阀芯的位置， 调节马达的流量，直到速度输出与命令输入相一致。 力伺服系统 力伺服系统可以由下列组件组成：伺服、射流或 直动阀，执行器，测压组件或压力传感器和伺服放大 器（可能使用可调测量口以提高系统性能）。典型的 力伺服系统见上图。 阀的两个输出控制口与油缸相连。在伺服放大器 中，输入控制信号与测压组件当前的力输出相比较。 如果二者存在差别，就把它放大并作为误差信号反馈 给阀。这个信号调整阀芯的位置，调节到执行器的压 力直到力输出与命令输入相一致。 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 9 - 常见术语 符合 SAE ARP490 参见Moog技术报告第 117号以得到关于闭合回路、阀的术语和测试技术的完整论述。 电气： 输入电流：通向阀的电流，它操纵着控制流量，单位毫安（mA）。 额定电流：给定的产生额定流量的任一极性的输入电流，单位毫安（mA）。 额定电流由特定的线圈绕线决定（差动、级数、单个或平行的线圈），它 不包括电流的零漂。 线圈阻抗：线圈电压和电流之比。线圈阻抗会随着信号的频率、振幅和 其它运行条件而变化，但是可以近似的由直流线圈电阻 R（单位欧姆 （Ω））和表测电感 L（单位亨（H））在单位信号频率下测得。 颤振：有时在阀的输入上附加交流信号以提高系统的分辨率。颤震由颤 震频率赫兹（Hz）和颤震电流的两波峰距离（单位毫安（mA））表达。 单位： 推荐的表达阀性能的英制和公制单位包括： 类别 英制 公制 换算因子 立方英寸/秒(cis) 升/分(lpm) 0.98lpm/cis 流量 加仑/分(gpm) 3.85cis/gpm 3.78lpm/gpm 压力 磅/平方英寸(psi) 巴(bar) 0.069bar/psi 长度 英寸(in) 毫米(mm) 25.4mm/in 微米(μm) 25400μm/in 重量 磅(lb) 千克(kg) 0.454kg/lb 力矩 磅·英寸(lb·in) 牛顿·米(N·m) 0.113N·m/in·lb 温度 华氏温度(°F) 摄氏度(°C) °C=5/9(°F-32) 液压 控制流量 QQQQvvvv－通过阀控制口供给负载的流量，单位：立 性能 线性度－控制流量与最佳流量增益曲线 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 10 - 方英寸/秒(cis)，加仑/分(gpm)，或升/分(lpm)。 额定流量 QQQQRRRR－伺服阀的额定流量一般是在 1000psi 压降 条件下测得，而比例阀在 150psi压降下测得。空载流量， QNL，会随着供油压力变化，见图 1。二者的关系可以由 下式表示： P PS QQ RNL ∆ = 其中： QNL＝空载流量 PS＝供油压力 QR＝伺服阀在 1000psi压降、 比例阀在 150psi 压降下测得 的额定流量 △P＝阀的压降，通常伺服阀 为 1000psi，比例阀为 150psi 的最大偏差，表示为额定电流的百分比。 对称度－流量增益的正负极性曲线的相 似程度。由流量增益两个极性的差别测得，表 示为区域的百分比。 滞环－为了让阀的输出产生变化所需的 输入电流的增量。阀的滞环通常是测量从输出 增加到输出减小过程中的电流增量，表示为额 定电流的百分比。 遮盖度－对于滑阀，指的是固定边和移动 边在零位的相对轴线位置。遮盖度通过测量零 流量时的直线延长线和流量曲线近似直线部分 的总间隙来得到。 压力增益－指在控制流量为零时（控制口 被堵塞）负载压力降的变化和输入电流变化的 关系。 零位－阀的负载压力降为零，控制流量也 为零。 零偏－让阀归于零位的输入电流，不包括 阀的滞环，表示为额定电流的百分比。 零漂－由操作或环境引起的零偏的变化， 表示为额定电流的百分比。 频率响应－输入电流为振幅恒定的正弦曲线， 其频率在一定范围内变化时得到的空载控制流 量和输入电流的关系。频率响应表示为在经过 特定的频率范围内振幅比(db)和相位角(°)的 关系。 流量增益－控制流量与输入电流的关系，单位：cis/mA， gpm/mA，或 lpm/mA。 空载流量－负载压降为零时的控制流量，单位：cis，gpm， 或 lpm。 内部泄漏－控制流量为零时，从输入到输出的阀内部所有 的流量（通常将控制口堵塞测得）。单位：cis，gpm，或 lpm。泄漏流量会随着输入电流变化，通常在电流为零时 最大（称为无输入泄漏）。 负载压力降△PPPPLLLL－控制口间的压差（就是指在负载执行器 两端），单位磅/平方英寸(psi)或巴(bar)。 阀的压力降△PPPPVVVV－通过阀槽的节流口的总压差，单位 psi 或 bar。阀的压力降等于供油压力减去回油压力，再减去 负载压力降。 液压特性 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 11 - 额定流量：见第 9 页，图 1。 频率响应：伺服或比例阀的频率响应会随着信号的振 幅、供油压力和阀本身的设计参数的不同而变化。典 型的对供油压力的频率响应表示为 90°相位点的频 率变化，如图 2 所示。注意，直动阀的响应与系统压 力无关。 阶跃响应：伺服或比例阀的阶跃响应会随着振幅、供 油压力和阀本身的设计参数不同而变化。请参阅它们 各自的系列手册得到详细说明。全振幅阶跃响应通常 有一条直线部分，它表示先导级流量已饱和。直线部 分的斜率会随供油压力变化的平方根而变化。 流量－负载特性： 负载的控制流量会随着负载压力降和电流输入的不 同组合而不同，如图 3 所示。这些特性近似遵循如下 关系： VNLL PiQQ = 其中： QNL＝空载流量，伺服阀的压降 为 1000psi，比例阀的压降为 150psi时 i＝实际/额定电流（％） PV＝（PS－PR）－PL PS＝供油压力 PR＝回油压力 PL＝负载压降 QL＝通向负载的控制流量 性能特性 性能特性 流量增益：伺服阀或比例阀的空载流量特性图可以 表示流量增益、对称度和线性度。典型的限制（不 包括滞环）见图 4。 线性度：由于阀槽的零位遮叠量不同，控制流量和 输入电流在零区时的非线性度最严重。在正常的产 品公差下，阀在零区（额定输入电流的±5％）的流 量增益范围在正常流量增益的 50～200％。 额定流量公差：±10％ 对称度：<10％ 滞环：典型地，伺服阀<3％，比例阀<0.3％ 分辨率：典型地，伺服阀<0.5％，比例阀<0.1％ 零漂： 温度：100°F（56°C）范围内<±2％ 加速度：10g范围内<±2％ 供油压力：1000psi范围的变化（70bar）<±2％ 电气特性 介绍 线 圈 接 线 ： 标 准 配 置 是 一 个 四 引 脚 的 符 合 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 12 - Moog 的许多电液阀设计使用了多种不同的电气接 线。机械反馈阀使用的是最简单的电气接线，而电 反馈阀就更加复杂了，它使用了不同的控制信号、 供电电压和阀芯实际位置监控技术。所有的 Moog 阀都可以分类如下： MS3106R14S-2S 或同标准的电气插座。插座包括四 个线圈的引线，允许外部进行单个、串联或并联接 线操作。 伺服放大器：伺服阀对输入电流产生响应。但是， 为了减少由于线圈电阻变化带来的影响，需要使用 一个高阻抗的伺服放大器（同时获得电流反馈）。 颤震：小振幅、高频率的正弦信号被用来减少阀内 部摩擦和滞环，提高系统性能。如果这样使用，两 波峰之间的振幅要小于额定信号的 10％。因为期望 频率依赖于阀的型号，请咨询生产厂以获取推荐的 频率。 线圈内阻：伺服阀的两个线圈的绕线相等，其正常 的线圈内阻偏差为±12％。绕线采用铜线，这使得 线圈内阻主要随温度变化而变化。线圈内阻变化产 生的影响可以通过使用高输出阻抗的电流反馈伺服 放大器来显著减小。 电感取决于受压的运行条件下，并且频率在 100Hz以上时变化很大。 内部保险：大多标准阀模型都有可选的内部保险设 计。这些设计得到了工厂承认，也通过了 FM，CSA 和 Cenelec组织的批准。 阀的种类 电气接线 控制信号 机械反馈伺服阀 4引脚 电流 电反馈伺服阀 6＋PE 引脚 电压或电流 直动伺服－比例阀 6＋PE 引脚 电压或电流 射流伺服－比例阀 6＋PE 引脚 电压或电流 射流伺服－比例阀 11＋PE 引脚 电压或电流 DDV先导伺服－比例阀 6＋PE 引脚 电压或电流 DDV先导伺服－比例阀 11＋PE 引脚 电压或电流 机械反馈阀电气特性 额定电流和线圈电阻：产生额定流量的特定输入电 流，不管其极性，单位毫安（mA）。额定电流是相 对于特定的线圈结构的（微分的、串联的、单个的 或并联的），它不包括零位基准电流。 机械反馈的标准电气配置：从阀压力侧观察，输出 流量的左边控制口的标准电气接线和电极为： 单个线圈：A＋，B-；或 C＋，D- 串联线圈：B连到 C；A＋，D- 并联线圈：A 连到 C，B连到 D；[A&C]+，[B&D]- 电反馈阀电气特性 供电电压：电反馈通常借助配电盘上的位置传感器， 配电盘上常常有阀的电子控制仪器。这样，电反馈 阀需要供电电压。一些型号的供电电压为 24VDC（最 6+PE6+PE6+PE6+PE电气配置：Moog 对其电反馈阀给出了三种电 气接线。详情参见第 14 页。它们是： ——直动伺服－比例阀； MOOG 伺服阀技术培训资料 - 13 - 小 19VDC，最大 32VDC），而其它的为±15VDC（± 3％）。 输入信号：对电反馈阀来说，有两个基本的控制信 号可供选择——电压和电流。每一种系列的阀可能 给出不同的选择，因此要查阅各自单独的资料页来 选择。对电压信号，阀芯移动与输入信号的差（VD 和 VE）成正比。最大电压（VD-VE）使得阀 100％开 启（连接 P 到 A，B到 T）。如果电压信号是电压控 制信号范围的一半，它就使得阀芯居中。如果只有 一个控制信号，引脚 D 或 E 就与信号地相接。对于 电流信号，阀芯地移动就与 ID或 IE成正比。最大电 流（ID-IE）使得阀 100％开启（连接 P 到 A，B到 T）。 如果电流信号是电流控制信号范围的一半，它就使 得阀芯居中。 测量阀芯位置：电反馈阀允许通过测量引脚 F的信 号监控实际的阀芯位置。输出信号可以是电流或电 压。参阅各个阀系列的信息页得到其选择。输出信 号的振幅与阀芯位置成正比 ——射流伺服－比例阀； ——电反馈伺服阀； 11+PE11+PE11+PE11+PE电气配置：Moog 也为其 D660、D680 和 D691 系列阀提供了 11+PE 插座。这个插座允许对阀进行 附加监控，包括足够的电压供应和逻辑位置错误。 详情参见第 14 页。 屏蔽：所有的信号线要成对绞在一起，并且要屏蔽。 屏蔽接线从 Z（0V），电力供应侧，看是放射状的， 并要连接到使用配套插座罩（EMC）。 EMCEMCEMCEMC：所有电反馈阀，使用控制板或集成的电子设 备，都符合 EN 55011/3.91的 B级，EN 50081-1/01.92 和 EN 50082-2/03.95性能标准的 A 级。 防爆试验：阀都经过符合 EN 50018，EEx d 11 C-C2H2T5 级别的防爆试验保护。 电气特性 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 14 - 直动伺服－比例阀 6666＋PEPEPEPE电气配置 射流伺服－比例阀 6666＋PEPEPEPE电气配置 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 15 - 电反馈伺服阀 6666＋PEPEPEPE电气配置 射流伺服－比例阀 11111111＋PEPEPEPE电气配置 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 16 - 喷嘴挡板伺服阀的操作 力矩马达 � 通电让永久磁铁的两极的导磁体极化。 � 线圈内的直流电使得空气间隙中对角线方 向的反向力增加。 � 磁力在衔铁上作用了等量的偏移力。 液力放大器 � 衔铁和挡板刚性的连接在一起，由薄壁的弹簧 管支撑。 � 连续的液流在压力 PS的作用下，通过两个进油 节流口，通过喷嘴到达挡板腔，经排油节流口 流到回油口 T。 � 衔铁/挡板的旋转运动减少了通过某侧喷嘴的 流量。 � 这使得液流流向阀芯的一端。 阀芯 � 阀芯在衬套（或阀套）里运动，或直接在阀体的 孔槽内运动。 � 阀套上有方孔（槽）或环形凹槽，它们与油源 PS 和回油口 T相连。 � 阀芯的零位在阀套的中间，阀芯的凸肩正好遮住 PS和 T的开口。 � 阀芯从零位向任何一侧运动都使得 PS与一个控 制口连通，同时使得另一个控制口与 T连通。 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 17 - 操作 � 力矩马达线圈内的电流在衔铁两端产生磁力。 � 衔铁和挡板组件绕着支撑它们的弹簧管旋转。 � 挡板关闭一侧的喷嘴，使得液流流向阀芯的这 一侧。 � 阀芯移动，连通 PS和一个控制口，同时连通另 一个控制口和回油口 T。 � 阀芯推动反馈杆末端的钢球，在衔铁/挡板上产 生回复力矩。 � 当反馈力矩与磁力矩相等时，衔铁/挡板就回复 到中位。 � 阀芯在反馈力矩与输入电流产生的力矩相等时 停止运动。 � 阀芯位置与输入电流成正比。 � 在压力恒定的情况下，负载流量与阀芯位置成 正比。 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 18 - 射流伺服－比例阀操作 伺服射流先导级 � 伺服射流先导级主要包括力矩马达、射流管和 接收器。 � 通过线圈的电流使得射流管离开其中位。位移 与喷嘴的特定形状有关，它控制着集中的射流 液体从两个接收器转向一个接收器。 � 这时，射流液体就在控制口间形成压差。 � 压差引起先导流量，随之引起阀芯位置改变。 先导级的回油油路为围绕喷嘴到回油口的环形 区域。 操作 � 电控信号（流速设定点）作用于驱动阀线圈的 积分位置控制器。 � 通过线圈的电流使射流管从中位偏移。 � 喷嘴的位移引导液流流向阀芯的一端。 � 阀芯移动，打开 P 口和一个控制口，同时另一 个控制口与回油口 T 相连通。 阀芯 � 阀芯在衬套（阀套）或直接在阀体孔内滑动。 � 阀套上有方孔（槽）或环形槽与供油压力 PS和 回油口 T相连。 � 在零位，阀芯在阀套中央，阀芯的凸肩（台阶） 正好遮盖住 PS和 T的开口。 � 阀芯向任一方向移动都会使得液流从 PS向一个 控制口、另一个控制口向 T流动。 � 位置传感器（LVDT）由振荡器励磁，它测量主 阀芯的位置（当前位置电压）。 � 阀芯当前位置信号经解调后反馈到控制器，在 那里与控制信号相比较。 � 控制器驱动先导阀运动，直到控制信号与阀芯 位置反馈信号没有差别为止。 � 因此，主阀芯的位置与电控信号成正比。 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 19 - 直动伺服－比例阀操作 线性力马达 � 线性力马达是永磁铁式微分马达。 ���� 马达包括线圈、一对高能稀土磁铁、衔铁和对 中弹簧。 � 在线圈内没有电流时，磁铁和弹簧的作用保持 衔铁平衡。 � 当线圈内通有一种极性的电流时，磁铁周围一 个气隙内的磁通增加，另一个气隙内的磁通减 小。 � 这种不平衡使得衔铁向磁通强的方向移动。 ���� 改变线圈内电流的极性，衔铁就朝相反的方向 移动。 阀芯 � 阀芯在衬套（阀套）或直接在阀体孔内滑动。 � 阀套上有方孔（槽）或环形槽与供油压力 PS和回 油口 T相连。 � 在零位，阀芯在阀套中央，阀芯的凸肩（台阶） 正好遮盖住 PS和 T的开口。 � 阀芯向任一方向移动都会使得液流从 PS向一个 控制口、另一个控制口向 T 流动。 操作 � 电信号与阀芯期望位置相对应，作用于积分电子 设备上，在线性力马达线圈内产生脉宽调制电 流。 � 电流使得衔铁运动，衔铁随之触发阀芯运动。 � 阀芯运动打开了压力口 P 和一个控制口，同时使 另一个控制口与回油口 T 连通。 � 机械附着于阀芯上的位置传感器（LVDT）通过 产生与阀芯位置成正比的电信号来测量阀芯位 置。 � 解调的阀芯位置信号与控制信号相比较，产生的 误差电信号驱动电流流向力马达线圈。 � 因此，阀芯的最终位置与控制信号成正比。 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 20 - 电液伺服控制系统布局的实际因素 1.1.1.1. 能量单元 泵：供油压力恒定时，最好波动也要小。使用蓄能 器和排量可变的压力补偿泵。定量泵：压力恒定并 带蓄能器也是一种选择。 �如果是单泵驱动一个以上的重要系统，用止回 阀和蓄能器分隔各系统（防止串流）。 �油箱通气装置：3 到 5微米的空气滤芯，与排量 相适应。 �如果长期良好的控制精度很重要，温度和压力 就要精确控制。 �流经卸荷阀的液流代表损失的能量。 2.2.2.2. 管路及附件 不要使用管路油漆。（它包含着细微的，难以过 滤的微粒。）必要时使用 TFE 带子。不要使用分叉管 接头或管路附件。 �只使用合适的管路切割工具，不使用钢锯。必要 时清理毛刺。 �推荐使用冷弯曲。 �在热弯曲和焊接后要除垢。旋转的接头会产生污 染物。 �软管：如果不可避免要使用软管，就使用聚四氟 乙烯、尼龙或热塑软管，而不是会脱落微粒的橡 胶（氯丁二烯）管。将弯曲部分放在过滤器前而 不是其后。 �使用 O 型圈而不是锥形管。如果不可避免要使 用管路附件，使用聚四氟乙烯。 3.3.3.3. 过滤 Moog 的过滤基本原则总结如下： �在伺服或比例阀的前边使用 10到 15微米的完全 非旁路高压过滤器。 �如可能，在回油管线上使用 3 微米的低压滤器。 �在离线回路上使用 3到 5 微米的低压滤器。 �油箱内的油液循环使用要在每小时 5 次以上。 偏差证实如下： (i)伺服或比例阀能允许单个超过 25 微米的微粒。 (ii)试图用小的、相对贵的、高压的设备来清洗油 液既不实际，也不经济。便宜的低压设备容积要大 好多倍，有连续过滤的潜能，并且工作条件要好得 多。（稳定的液流和低的流速能增加过滤的效率）。 � 当油箱内油液容积变化很大，液压缸是单端的 情况下，建议使用 3 微米低压设备作为通气装 置。 � 通常使用污染报警/压力开关以使能在准确的时 间间隔内更换滤芯。 � 在开动时，使用便宜的低压设备冲洗系统—— 记住，新油是“脏油”，在运输和包装时产生了 污染。 � 油箱内的油液至少要通过过滤器冲洗 50 遍，并 在压力开关（污染报警）提示时更关滤器，或 系统在不更换滤器的情况下运转 6到 8个小时。 4.4.4.4. 伺服和比例阀——主要的重要特征 � 频率响应（时间常数） � 临界点（分辨率）/滞环 4.14.14.14.1 布局 � 安装在尽可能靠近执行器的地方以便减少残留 油液体积。油液可压缩并常限制着伺服响应。 � 阀与执行器间的软管很少被认为是合理的。凭 经验来说，它们减少其容积三分之一的刚度。 另外，它们产生的污染物肯定要通过阀。只使 用尼龙、聚四氟乙烯或热塑软管。 4.24.24.24.2 尺寸 � 选择阀，获取在最大速度下通过阀的 1/4 和 1/3 系统压力（PS）降的值。如果通过阀的压降太小， 则液流在阀接近关闭的时候才改变。 � 记住：为了控制流量，阀内必须有压力降。太大 的压力降就是浪费，或者更严重的是，它降低了 系统的分辨率。 5.5.5.5. 执行器（油缸////马达） � 测量动态和静态力的作用面积（记录在动态情 况下伺服或比例阀需要 1/4 到 1/3PS）。 7777． 伺服放大器 � 模拟电子仪器的动态特性通常好于伺服阀和弹 簧－质量系统。因此，它们可以被忽略不计。 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 21 - � 如果需要，计算共振频率，调整执行器面积和 阀的尺寸以优化精度。（增加面积加上增加固 有频率都能提高精度。） � 考虑不同密封的 2％到 20％起动摩擦力和它们 对位置分辨率的影响。 � 集成块内应该没有气槽。如果有，气体无法从 集成块中冲洗出来，导致产生“软”系统。 � 保持油缸总面积/活塞杆面积比≤2:1 以避免伸 出和缩进速度产生大的不同。 注意： 活塞杆端面积 总面积 缩进速度 伸出速度 = 5.15.15.15.1 执行器与负载和机座的连接 � 没有自由间隙（位置循环中的实际限制应该 比必需的位置精度小 3 到 10 倍）。 � 为了避免性能下降，机械刚度通常应该比液 体刚度高 3到 10倍。 � 减速降低执行器的惯性并因此提高固有频率 （和系统响应与精度）。然而，减速可能降低 刚度并引入由于减速产生的间隙/啮合间隙。 6.6.6.6. 反馈传感器 闭合回路和它的特征也是很重要的，例如： � 线性度 � 临界点（分辨率）和滞环 � 温度和时间漂移 � 频率响应（必须比系统中最慢的组件高 3到 10 倍） 6.16.16.16.1 传感器的布置 � 布置在执行器的输出端以减少许多控制问 题（通过排除二级弹簧－质量系统和间 隙），但是不能提供所需点的精度。 � 然而，一些数字系统缺乏所需量级的动态特性。 为了观察这是不是个问题， 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 如下几项： （i） PLC 的刷新速度比阀的频率最大要快 20 倍。 （ii）用于电反馈伺服阀的数模转换器的刷新速 度要比阀快。按照经验，转换器的刷新速 度应该至少要高 20 倍，最好比 90°频率的 阀快 100 倍。 (iii) 使用 12 和 16 位的数模转换器。降低任何 一项都会折衷阀的分辨率。 (iv) 伺服阀的最后一级是电流输出。 � 当选择伺服放大器的时候，可以回顾补偿技术 （比例、微分或微商）的使用。（注意：90％的 位置回路可以直接用“P”控制器控制，“P”控 制器装配的简单性和故障检修是很难得的）。 � 避免把放大器放置在靠近电马达控制器或其它 能产生高电磁场的组件周围——如果有必要， 考虑安装屏蔽。 � 控制信号和反馈放大器的连接应该使用有屏蔽 的电缆以使干扰最小。（只把机座的一端接地以 防止地下回路。） 8.8.8.8. 结论 伺服系统的布局设计意味着要考虑最小化控制 链的滞后。（除了常规设计所需的强度、疲劳寿命、 易于维修、易于制造和降低制造成本等。） 滞后的可能原因： 1． 自由间隙/无效行程/杆的滑动 2． 零件的自由时间常数 阀的时间常数是可以选择的。然而，执行器－ 质量系统的时间常数依赖于对液压和结构刚度的控 制以及运动部分的质量。 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 22 - 伺服和比例阀的常规维护 1. 作为一般的规则，液压零件在正常操作时不要受 到干扰。 �这个规则对伺服或比例阀尤为显著。 �除非故障诊断显示阀不正常工作，否则不要拆 除它们。 �如果系统必须要拆开（例如：增加新的管路、 软管、阀或执行器），则拆除阀，用一个冲洗板 代替它，然后开始新系统的启动过程。 2. 如果必须拆除阀，在把阀从表面拿开前要用非棉 的生产材料对底板周围进行彻底清理。 � 如果阀的作用很重要，必须库存一个备用的伺 服或比例阀。备用阀应该装配到阀移开的位置， 运送板放在移开的阀上。阀应送回Moog 公司检 修。如果不注意清洁，新安装的阀很快又会产 生故障。 � 如果表面没有备用阀，应该在上边盖上干净的 塑料薄板以减少污染物进入系统的可能。阀应 送回Moog 公司检修。 � 3. 一些阀配有人工调节装置。大多数有零位调节螺 钉。除了零位调节，在这个区域没有其它调节装 置的可能。调节装置的形式随阀的不同而不同。 参阅阀系列信息页查询单个的详细信息。 4. 力矩马达是精密的装置。不要尝试拆除或分解它。 这可能导致永久的或严重的破坏。同样的，也不 要尝试拆除主级内的阀芯。将阀返回到 Moog 公 司进行维修。 5. Moog 公司不部分地修理阀。我们的原则是总将阀 按原样返回。如果这样做，阀一般会带着 24个月 新阀的保证书被返回。 6. 如果需要精度控制，请使用 Moog 公司的伺服和 比例阀。伺服阀是精密的装置，其性能的一致性 不可能在“污油”时表现出来。 7. 在对伺服和比例阀进行过滤时有两点考虑： 7.1 颗粒污染 从大约 40 微米或以上的颗粒可以被伺服阀的先 导级滤网留住。小的颗粒一般会通过。这是最后 的过滤机会，并且不术语系统过滤范围。参见第 20页过滤细节。 7.2 碎屑污染 在某些情况下，它能导致主阀芯在阀套中卡住。 然而，这种情况很少发生，因为使阀芯移动的力 很大。碎屑磨损阀芯和阀套尖锐的边缘，从而影 响阀的寿命。 8. 污染控制 污染物在许多点进入液体： 8.1 炼油厂供应的新油中通常有明显的来自空桶 底部残渣。在新油中常见 100微米或更大的微粒。 8.2 注油 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ： 污染物可能通过脏的漏斗或其它不清洁的注油方 法引入。Moog 公司建议使用上游装有 3 微米的 低压滤器的转移油泵。如果有疑问，拆除阀，安 装冲洗块，在重新安装阀前进行系统冲洗。 8.3 空气传播污染 许多工厂液压动力单元附近的空气中满是灰尘， 有时灰尘是腐蚀性的。在有大量气体从油箱流进 流出的系统中，Moog 公司建议使用 3 微米的空 气滤清器。 8.4 空气传播污染同样会在液压缸的活塞杆根部 聚集，再被不等量的拉进油缸里，这依赖于清洁 器的效率。它们一般由 3 微米低压滤器来过滤。 8.5 来自橡胶软管、聚四氟乙烯带、泵和阀磨损 产生的金属碎屑等都会产生油液污染。 MOOG 伺服阀技术培训资料 - 23 - 9. 多久更换油液？ 油液更换的频率取决于过滤质量是否高，油液 温度是否维持在合适的温度，水汽凝结度是否低， 以及油液是否没有分解。定期从观察窗查看油液颜 色就足以监测油液的状态了。如果油液清澈且齐齐 工作正常就不需要更换油液。没有严格和固定的油 液更换规则。液压系统的油液与引擎内的油液不一 样，因为它们不经受持续的化学污染。如果在某时 打算更换油液而过滤器却没有显示污染指示时，在 更换新的滤芯前把原过滤滤芯保留一到两天。如果 液压动力单元为阀专用，则可能过几年才需要更换 油液。如果阀的动力单元更大一些，同时给其它设 备供油，则油液更换要频繁一些。 10. 阀的调零 如第 3 部分所述，在阀上除了调零外没有其它 的调节装置。调零在出厂时调好，一般不要调节。 如果阀表现出零漂太多，可能意味着污染。调零使 得阀芯对中，这使得在阀的电信号为零时不允许任 何执行器有运动。当执行这项调节时，最好拔掉阀 的插头。对于零遮盖阀芯，随着温度变化和阀的使 用年限，零位可能轻微漂移。允许有百分之一到二 的漂移，因为通过死循环控制可以校正它。至于如 何调节阀零位的说明，参见各个系列阀的资料。 11. 测试仪器 死循环系统故障检修时，很难分辨出是哪个组 件有故障。检查阀的最简单的办法是使用阀测试仪。 Moog 公司为它的阀提供了阀测试仪。M040-119 型 用于机械反馈阀，而 M040-104系列可用于有积分电 子组件的电反馈阀和机械反馈阀。这些测试仪使阀 可以使用由独立信号源产生的正的或负的控制信号 来驱动阀。这就允许伺服执行机构在其行程上定位 或移动，同时观察控制和速度的比例。可以在行程 的任一一点进行反馈信号的测量。